1. Progetto di un sistema di trincee drenanti

1. Progetto di un sistema di trincee drenanti
La presente relazione concerne il progetto di un sistema di trincee drenanti da
realizzare in località “Marmora” nel comune di Grotteria (RC).
L’amministrazione comunale, dopo le denunce da parte dei residenti del luogo
che a seguito d’eventi meteorici intensi si ritrovano sistematicamente a far
fronte a disagi come l’invasione di materiale sciolto sulle strade adiacenti alla
zona dell’intervento, ha deciso di agire con un progetto di stabilizzazione del
pendio.
Dopo uno studio geotecnico dell’aria, si è arrivati a definire le caratteristiche
del pendio oggetto dell’intervento giungendo alle seguenti conclusioni:
¾ Il pendio è soggetto ad un movimento franoso superficiale a carattere
traslazionale, con superficie di scorrimento posta ad una profondità di
5m dal piano campagna;
¾ Il pendio di pendenza β = 14°, è assimilabile ad un pendio indefinito
sede di un moto di filtrazione con superficie libera coincidente con il
piano di campagna;
¾ La coltre superficiale in frana è caratterizzata da una permeabilità molto
maggiore della formazione stabile di base che può essere assimilata ad
uno strato impermeabile.
Si sono inoltre eseguite le prove di caratterizzazione meccanica della coltre in
frana:
¾
¾
¾
¾
¾
¾
Peso dell’unità di volume
Coesione efficace
Angolo d’attrito
Coefficiente di permeabilità
Modulo di Young
Coefficiente di Poisson
γ = 19 KN / m 3
c'= 0,0
ϕ = 28°
k v = k h = 6 ⋅ 10 −10 m / s
E ' = 2500 KPa
υ '= 0,25
Le condizioni di stabilità del pendio sono regolate dal rapporto tra la
resistenza al taglio disponibile sulla superficie di scorrimento e le tensioni
tangenziali agenti su di essa.
L’intervento di stabilizzazione dovrà quindi produrre un miglioramento delle
condizioni di stabilità incrementando la resistenza al taglio e/o riducendo gli
sforzi tangenziali agenti sulla superficie di scorrimento.
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Generalmente per stabilizzare frane superficiali di carattere prevalentemente
traslazionale come in questo caso, è impossibile procedere ad una riprofilatura
del pendio ed inoltre l’impiego di un ricarico al piede non è conveniente, si è
quindi deciso di dimensionare un sistema di trincee drenanti, estese sino alla
formazione stabile di base: H 0 = 5m , per generare una riduzione delle
pressioni interstiziali e aumentare quindi le tensioni normali efficaci e
conseguentemente la resistenza a taglio.
Un sistema di drenaggio è costituito da un insieme di fori, pozzi, trincee con il
quale è possibile il controllo della pressione dei fluidi interstiziali e
l’allontanamento dell’acqua drenata dal terreno.
Le trincee, di sezione trasversale rettangolare, esplicano la loro funzione
drenante attraverso il materiale di riempimento costituito da terreno a grana
grossa.
L’allontanamento dell’acqua drenata è utilmente migliorato dall’inserimento di
tubi finestrati rivestiti di geotessile e posti alla base della trincea.
Per il problema in esame è richiesto che nelle condizioni di regime il
coefficiente di sicurezza assuma un valore F∞ ≥ 1,5 , verificando che a 6 mesi
dalla realizzazione delle trincee sia comunque F(6 mesi ) ≥ 1,2 .
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1.1 Determinazione dell’interasse “S” tra le trincee
L’efficienza idraulica di un sistema di trincee drenanti è stata valutata con
riferimento al seguente schema:
Le trincee, disposte secondo le linee di massima pendenza, dovranno avere
sezione rettangolare, la cui base sarà di 60cm in dipendenza dell’utensile di
scavo che sarà utilizzato, inoltre, siccome lo scavo verrà effettuato con
escavatore su gomma a cucchiaio rovescio, sarà possibile raggiungere una
profondità di scavo proprio pari allo spessore della coltre superficiale franante
e quindi l’altezza della sezione sarà pari a 5m.
Le trincee, saranno distribuite parallelamente tra loro con uno sviluppo
longitudinale L=80m molto maggiore dell’interasse S tale da giustificare
un’analisi in condizioni di flusso bidimensionale.
Se si considera un sistema di trincee drenanti tra loro parallele, disposte
longitudinalmente secondo le linee di massima pendenza, le condizioni
geometriche permettono di studiare il processo di drenaggio in una generica
sezione trasversale del pendio.
Il piano campagna è orizzontale e le condizioni idrauliche iniziali sono
idrostatiche con superficie libera coincidente con il piano campagna.
Lo strato di terreno, sede del processo di drenaggio, è omogeneo e isotropo
ed è limitato inferiormente da una formazione impermeabile posta ad una
profondità H = nH 0 , in questo caso n = 1.
La soluzione dipende dai rapporti S / H 0 , B / H 0 , H / H 0 .
I valori dell’efficienza a regime e del fattore tempo T50 e T90 , calcolati nel
presente progetto sono scaturiti dall’utilizzo di grafici di letteratura basati sugli
studi di alcuni casi di riferimento.
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Nel caso semplice di terreno privo di coesione (c’=0) e superficie libera
coincidente con il piano di campagna ( z w = z ), il coefficiente di sicurezza è:
F0 =
(γ − γ w )
γ
⋅
tan ϕ '
= 1,01
tan β
Il valore massimo del coefficiente di sicurezza viene raggiunto nelle condizioni
di pendio asciutto, quindi:
Fmax =
tan ϕ '
= 2,13
tan β
e il massimo incremento del coefficiente di sicurezza è:
ΔFmax = Fmax − F0 = 1,12
La variazione di richiesta per il coefficiente di sicurezza a tempo infinito è:
ΔF∞ = F∞ − F0 = 0,49
a cui corrisponde un valore dell’efficienza idraulica media alla base delle
trincee ( D / H 0 = 1 ):
E∞ =
ΔF∞
0,49
=
= 0,44
ΔFmax 1,12
Dal diagramma riportato in basso, per valori di n = H H 0 = 1 e D H 0 = 1 ,
posto E ∞ = 0,44 si ottiene S H 0 ≅ 2,7 e quindi un interasse S = 13,5m .
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